CN115513020B - 对中调节工装、电子束束斑检测装置及对中调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对中调节工装、电子束束斑检测装置及对中调节方法，所述工装包括：调节支撑筒，所述调节支撑筒的底端定位设置在检测装置支架上并与检测装置支架同轴心设置；所述调节支撑筒的周向外侧壁上由上至下间隔开设有若干组调节孔，每一组调节孔分别与一光阑片同平面设置；图像拍摄机构，可拆卸设置在调节支撑筒上方，用于对光阑片及检测装置支架的图像进行拍摄；显示机构，用于接收图像拍摄机构拍摄的图像信息，并建立坐标系，通过光阑片的图像在坐标系中的位置来判断对光阑片所需调节的方向；若干调节组件，分别设置在各调节孔内部。本发明能够用于精密装配，使用方便，能够提供微米级检测精度，可以精确调节，能极大地提高装配精度。

Description

对中调节工装、电子束束斑检测装置及对中调节方法

技术领域

本发明涉及电子束检测装置技术领域，具体涉及一种对中调节工装、电子束束斑检测装置及对中调节方法。

背景技术

扫描电镜是电子光学仪器，利用电子源发射电子束，然后聚焦电子束在样品表面进行逐行扫描，电子束轰击样品表面产生二次电子或背散射电子，其产生的效率与样品表面形貌或材料相关，将样品表面产生的二次电子或背散射电子收集起来，并将样品表面电子束扫描的位置和产生的二次电子或背散射电子的数量用二维图像的形式表示，即得到扫描电镜的二次电子图像或背散射电子图像。扫描电镜图像的分辨率可达到纳米级甚至优于1.0纳米，在新材料、新能源、国防、科学研究等领域起着无法替代的作用。

在扫描电镜的使用过程中，电子源作用是发射电子束，电子束的质量直接影响扫描电子显微镜的成像质量。在对电子束进行衡量和评价时，需要运用到电子束束斑检测装置。电子束束斑检测装置主要由若干光阑片、一个检测装置支架和一个接收装置组成，电子束透过光阑照射在接收装置上，光阑与支架之间的同轴度要求较高。但是常规装配工艺无法获知光阑片是否已安装到位，在对光阑片进行调节时仅依靠人工经验进行，难以满足装配精度需求，调节精度低下。并且光阑片位于装置内部，光阑片与支架之间的同轴度调节十分不便。因此，研发能够对电子束束斑检测装置中的光阑进行调节的工装显得十分重要。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服常规装配工艺难以满足装配精度需求的缺陷，从而提供一种对中调节工装、电子束束斑检测装置及对中调节方法，以能够对光阑片进行精确对中调节，使得光阑片装配满足使用要求。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

对中调节工装，所述工装用于电子束束斑检测装置精密装配的对中调节；所述工装包括：

调节支撑筒，所述调节支撑筒的底端定位设置在检测装置支架上并与检测装置支架同轴心设置，所述调节支撑筒的内部对若干光阑片进行支撑定位；所述调节支撑筒的周向外侧壁上由上至下间隔开设有若干组调节孔，每一组调节孔分别与一光阑片同平面设置；

图像拍摄机构，可拆卸设置在所述调节支撑筒上方，用于对光阑片及检测装置支架的图像进行拍摄；

显示机构，用于接收所述图像拍摄机构拍摄的图像信息，并建立坐标系，通过光阑片的图像在坐标系中的位置来判断对光阑片所需调节的方向；

若干调节组件，分别设置在各调节孔内部，用于根据光阑片所需调节的方向对光阑片进行水平方位的调节，以使光阑片与检测装置支架同轴心。

可选的，每一组调节孔分别包括Y轴负向调节孔、Y轴正向调节孔、X轴负向调节孔和X轴正向调节孔，Y轴负向调节孔与Y轴正向调节孔关于调节支撑筒轴心相对设置，X轴负向调节孔和X轴正向调节孔关于调节支撑筒轴心相对设置，Y轴负向调节孔与Y轴正向调节孔之间的连线同X轴负向调节孔和X轴正向调节孔之间的连线垂直。

可选的，各组调节孔由上至下分别交错设置；所述显示机构是以每一组调节孔所在位置作为X轴和Y轴基准，分别建立坐标系的。

可选的，所述调节组件包括配装设置在调节孔内的调节顶丝。

可选的，所述图像拍摄机构包括：

相机支架，可拆卸设置在调节支撑筒上；所述相机支架上开设有与检测装置支架同轴心的相机定位孔；

CCD相机，定位设置在相机定位孔内。

可选的，所述调节支撑筒的内圆周侧壁底部一体设置有对光阑片进行支撑定位的支撑环。

电子束束斑检测装置，包括：

所述的对中调节工装中的调节支撑筒及若干调节组件；

若干层光阑片，由下至上依次叠放在调节支撑筒内部，所述光阑片的中心处开设有中心孔；

检测装置支架，设置在调节支撑筒下方，并与调节支撑筒同轴心设置；

接收装置。

可选的，所述光阑片上开设有若干定位孔，所述光阑片的每一定位孔的下方分别放置有外径大于定位孔内径的垫环；所述光阑片通过穿过定位孔及垫环的锁紧螺钉定位至所述检测装置支架上。

对中调节方法，所述方法基于所述的对中调节工装进行，包括以下步骤：

S1.将调节支撑筒定位设置在检测装置支架上并与检测装置支架同轴心设置；

S2.将一层光阑片定位至调节支撑筒内部；

S3.通过图像拍摄机构对光阑片及检测装置支架的图像进行拍摄；

S4.图像拍摄机构将图像信息反馈至显示机构，建立坐标系，通过该层光阑片的图像在坐标系中的位置来判断对该层光阑片所需调节的方向；

S5.根据步骤S4中该层光阑片所需调节的方向，通过调节组件对该层光阑片进行水平方位的调节，以使该层光阑片与检测装置支架同轴心；而后将该层光阑片锁紧定位；

S6.将下一层光阑片放置到上一层光阑片上，重复进行步骤S3-S5，直至将所有的光阑片进行对中调节并安装。

可选的，所述步骤S4包括以下步骤：

显示机构将检测装置支架的内径投影的圆作为基准，检测装置支架的内径投影圆的圆心作为原点坐标，与该层光阑片同平面的一组调节孔所在位置作为X轴和Y轴基准，建立坐标系；该层光阑片的圆心坐标与原点坐标进行比对，进而判断该层光阑片所需调节的方向。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的对中调节工装，通过图像拍摄机构进行图像的拍摄，而后将图像信息传递至显示机构，通过显示机构内部建立的坐标系来判断光阑片所需调节的方向，最后通过调节组件对光阑片进行水平方位的微动调节，以实现电子束束斑检测装置的精密装配。本发明为用于扫描电子显微镜电子束束斑检测装置的精密装配工装，使用方便，能够提供微米级检测精度，可以精确调节光阑片的位置，能够确保该工装的安装精度满足使用要求，极大地提高了装配精度，一个工装具有调节和检测的目的，提高了电子束束斑检测装置检测的准确性。

2.本发明提供的对中调节工装，每一组调节孔分别包括Y轴负向调节孔、Y轴正向调节孔、X轴负向调节孔和X轴正向调节孔，根据光阑片所在位置的偏差，观察到光阑片进行Y轴方向和X轴方向的调节量，对调节组件的调节能够进行Y轴方向和X轴方向的调节，以保证光阑片能够调节至所需的位置。

3.本发明提供的对中调节工装，将各组调节孔由上至下分别交错设置，避免了上下各层调节组件之间会发生干涉。

4.本发明提供的对中调节方法，显示机构是以每一组调节孔所在位置作为X轴和Y轴基准，分别建立坐标系的，即安装每一层光阑片时分别进行建立一次坐标系，实现对光阑片进行X轴方向及Y轴方向上的调节，提升调节的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明对中调节工装的结构示意图。

图2为本发明对中调节工装的爆炸图。

图3为本发明对中调节工装中调节支撑筒的结构示意图。

图4为本发明对中调节工装中各层光阑片叠放时的结构示意图。

图5为本发明对中调节工装中第一层光阑片的结构示意图。

图6为本发明对中调节工装中第二层光阑片的结构示意图。

图7为本发明对中调节工装中第三层光阑片的结构示意图。

图8为本发明对中调节方法中光阑片拍摄图像与坐标系位置关系的示意图。

附图标记：

1、CCD相机，2、相机支架，3、光阑片，31、定位孔，32、中心孔，4、调节支撑筒，41、第一层光阑Y轴负向调节孔，42、第一层光阑Y轴正向向调节孔，43、第一层光阑X轴负向调节孔，44、第一层光阑X轴正向调节孔，45、第二层光阑Y轴负向调节孔，46、第二层光阑Y轴正向向调节孔，47、第二层光阑X轴负向调节孔，48、第二层光阑X轴正向调节孔，49、第三层光阑Y轴负向调节孔，410、第三层光阑Y轴正向向调节孔，411、第三层光阑X轴负向调节孔，412、第三层光阑X轴正向调节孔，413、安装槽，414、支撑环，5、检测装置支架，6、垫环。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1至图4所示的对中调节工装的具体实施方式，该工装用于电子束束斑检测装置精密装配的对中调节，包括调节支撑筒4、图像拍摄机构、显示机构和调节组件。

调节支撑筒4的底端定位设置在检测装置支架5上并与检测装置支架5同轴心设置，调节支撑筒4的内部对若干光阑片3进行支撑定位。调节支撑筒4的周向外侧壁上由上至下间隔开设有若干组调节孔，每一组调节孔分别与一光阑片3同平面设置。

图像拍摄机构可拆卸设置在调节支撑筒4上方，用于对光阑片3及检测装置支架5的图像进行拍摄。

显示机构用于接收图像拍摄机构拍摄的图像信息，并建立坐标系，通过光阑片3的图像在坐标系中的位置来判断对光阑片3所需调节的方向。显示机构具体地为显示屏。

调节组件设置有若干个，分别设置在各调节孔内部，用于根据光阑片3所需调节的方向对光阑片3进行水平方位的调节，以使光阑片3与检测装置支架5同轴心。

上述对中调节工装，通过图像拍摄机构进行图像的拍摄，而后将图像信息传递至显示机构，通过显示机构内部建立的坐标系来判断光阑片3所需调节的方向，最后通过调节组件对光阑片3进行水平方位的微动调节，以实现电子束束斑检测装置的精密装配。

作为一种改进的实施方式，每一组调节孔分别包括Y轴负向调节孔、Y轴正向调节孔、X轴负向调节孔和X轴正向调节孔，Y轴负向调节孔与Y轴正向调节孔关于调节支撑筒轴心相对设置，X轴负向调节孔和X轴正向调节孔关于调节支撑筒轴心相对设置，Y轴负向调节孔与Y轴正向调节孔之间的连线同X轴负向调节孔和X轴正向调节孔之间的连线垂直。本实施例根据光阑片所在位置的偏差，观察到光阑片进行Y轴方向和X轴方向的调节量，对调节组件的调节能够进行Y轴方向和X轴方向的调节，以保证光阑片能够调节至所需的位置。

如图3所示，本实施例中设置有三层光阑片，进而调节孔设置有三组，分别为第一层光阑Y轴负向调节孔41、第一层光阑Y轴正向向调节孔42、第一层光阑X轴负向调节孔43、第一层光阑X轴正向调节孔44、第二层光阑Y轴负向调节孔45、第二层光阑Y轴正向向调节孔46、第二层光阑X轴负向调节孔47、第二层光阑X轴正向调节孔48、第三层光阑Y轴负向调节孔49、第三层光阑Y轴正向向调节孔410、第三层光阑X轴负向调节孔411、第三层光阑X轴正向调节孔412。

作为一种改进的实施方式，因光阑片的厚度很薄，当各组调节孔由上至下竖向设置时，上下各层调节组件之间会发生干涉，进而本实施例将各组调节孔由上至下分别交错设置。并且显示机构是以每一组调节孔所在位置作为X轴和Y轴基准，分别建立坐标系的，即安装每一层光阑片时分别进行建立一次坐标系，实现对光阑片进行X轴方向及Y轴方向上的调节。

更为具体地，调节组件包括配装设置在调节孔内的调节顶丝，通过转动调节顶丝，使得调节顶丝移动，进而推动光阑片移动，实现微动调节的目的。在检测光阑片位置的同时，可以调节顶丝，来实现光阑片的对中调节。

更为具体地，本实施例中的图像拍摄机构包括相机支架2和CCD相机1。调节支撑筒4的顶端面上开设有安装槽413，相机支架2插装设置在调节支撑筒4的安装槽413上，并通过螺钉进行连接。相机支架2上开设有与检测装置支架5同轴心的相机定位孔。设置的相机定位孔便于连接CCD相机，CCD相机定位设置在相机定位孔内，通过CCD相机用来检验同轴度。

本实施例中的调节支撑筒4的内圆周侧壁底部一体设置有对光阑片3进行支撑定位的支撑环414，支撑环414对各层光阑片3进行支撑。

实施例2

本实施例公开了一种电子束束斑检测装置，包括调节支撑筒4、若干调节组件、若干层光阑片3、检测装置支架5和接收装置。

如图4所示，若干层光阑片3由下至上依次叠放在调节支撑筒4内部，光阑片3的中心处开设有中心孔32。检测装置支架5设置在调节支撑筒4下方，并与调节支撑筒4同轴心设置。

上述电子束束斑检测装置，在进行组装时，将实施例1中的调节支撑筒4及若干调节组件安装定位至调节支撑筒4上，在对若干层光阑片3进行对中调节安装，而后将实施例1中的图像拍摄机构拆卸，并安装接收装置，接收装置为现有常规设备，此处不再对其进行详细地阐述。本实施例通过对实施例1中工装的对中调节，再将实施例1中的工装安装定位，能够确保该工装的安装精度满足使用要求，能极大地提高装配精度，提高了电子束束斑检测装置检测的准确性。

作为一种改进的实施方式，光阑片3上开设有若干定位孔31，光阑片3的每一定位孔31的下方分别放置有外径大于定位孔31内径的垫环6。光阑片3通过穿过定位孔及垫环的锁紧螺钉定位至检测装置支架5上。本实施例中的各层光阑片3之间通过若干个垫环6进行支撑，使得各层光阑片3之间保持一定的间距。

如图5至图7所示，作为一种改进的实施方式，由下至上依次叠放的光阑片3上的中心孔的内径依次减小，以满足光阑片3的实际使用需求。

实施例3

本实施例公开了一种对中调节方法，该方法基于实施例1中的对中调节工装进行，该方法为光阑片进行安装精度检验的过程，包括以下步骤：

S1.将调节支撑筒4定位设置在检测装置支架5上并与检测装置支架5同轴心设置。

S2.将一层光阑片定位至调节支撑筒4内部。

S3.通过图像拍摄机构对该层光阑片及检测装置支架5的图像进行拍摄。

S4.图像拍摄机构将图像信息反馈至显示机构，显示机构将检测装置支架5的内径投影的圆作为基准，检测装置支架5的内径投影圆的圆心作为原点坐标（x₀，y₀），与该层光阑片同平面的一组调节孔所在位置作为X轴和Y轴基准，建立坐标系；在安装该层光阑时得到该层光阑片的孔的圆心坐标设为（x₁，y₁），该层光阑片的圆心坐标与原点坐标进行比对，进而判断该层光阑片所需调节的方向。

如图8所示，此时该层光阑片为偏心状态，偏心距离为x轴方向x₁-x₀，y轴方向y₁-y₀，此时可以通过调节支撑筒上y轴正方向的调节顶丝和x轴负方向的调节顶丝将光阑片的孔的圆心调节至与基准重合。

S5.根据步骤S4中该层光阑片所需调节的方向，通过调节组件对该层光阑片进行水平方位的调节，以使该层光阑片与检测装置支架5同轴心，对中调节完毕。

而后将该层光阑片锁紧定位，即将所有调节顶丝拧紧，将该层光阑片固定住。

S6.将下一层光阑片放置到上一层光阑片上，重复进行步骤S3-S5，直至将所有的光阑片进行对中调节并安装。本实施例中采用此方法继续调整第二层和第三层的光阑片，将所有光阑片安装同轴心后，将所有光阑片进行固定。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.对中调节工装，其特征在于，所述工装用于电子束束斑检测装置精密装配的对中调节；所述工装包括：

调节支撑筒（4），所述调节支撑筒（4）的底端定位设置在检测装置支架（5）上并与检测装置支架（5）同轴心设置，所述调节支撑筒（4）的内部对若干光阑片（3）进行支撑定位；所述调节支撑筒（4）的周向外侧壁上由上至下间隔开设有若干组调节孔，每一组调节孔分别与一光阑片（3）同平面设置；每一组调节孔分别包括Y轴负向调节孔、Y轴正向调节孔、X轴负向调节孔和X轴正向调节孔；

图像拍摄机构，可拆卸设置在所述调节支撑筒（4）上方，用于对光阑片（3）及检测装置支架（5）的图像进行拍摄；

显示机构，用于接收所述图像拍摄机构拍摄的图像信息，并建立坐标系，通过光阑片（3）的图像在坐标系中的位置来判断对光阑片（3）所需调节的方向；所述显示机构是以每一组调节孔所在位置作为X轴和Y轴基准，分别建立坐标系的；

若干调节组件，分别设置在各调节孔内部，用于根据光阑片（3）所在位置的偏差，观察到光阑片（3）进行Y轴方向和X轴方向的调节量，进行Y轴方向和X轴方向的调节，以使光阑片（3）与检测装置支架（5）同轴心。

2.根据权利要求1所述的对中调节工装，其特征在于，所述Y轴负向调节孔与Y轴正向调节孔关于调节支撑筒轴心相对设置，X轴负向调节孔和X轴正向调节孔关于调节支撑筒轴心相对设置，Y轴负向调节孔与Y轴正向调节孔之间的连线同X轴负向调节孔和X轴正向调节孔之间的连线垂直。

3.根据权利要求2所述的对中调节工装，其特征在于，各组调节孔由上至下分别交错设置。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的对中调节工装，其特征在于，所述调节组件包括配装设置在调节孔内的调节顶丝。

5.根据权利要求1所述的对中调节工装，其特征在于，所述图像拍摄机构包括：

相机支架（2），可拆卸设置在调节支撑筒（4）上；所述相机支架（2）上开设有与检测装置支架（5）同轴心的相机定位孔；

CCD相机，定位设置在相机定位孔内。

6.根据权利要求1所述的对中调节工装，其特征在于，所述调节支撑筒（4）的内圆周侧壁底部一体设置有对光阑片（3）进行支撑定位的支撑环（414）。

7.电子束束斑检测装置，其特征在于，包括：

如权利要求1至6任意一项所述的对中调节工装中的调节支撑筒（4）及若干调节组件；

若干层光阑片（3），由下至上依次叠放在调节支撑筒（4）内部，所述光阑片（3）的中心处开设有中心孔（32）；

检测装置支架（5），设置在调节支撑筒（4）下方，并与调节支撑筒（4）同轴心设置；

接收装置。

8.根据权利要求7所述的电子束束斑检测装置，其特征在于，所述光阑片（3）上开设有若干定位孔（31），所述光阑片（3）的每一定位孔（31）的下方分别放置有外径大于定位孔（31）内径的垫环（6）；所述光阑片（3）通过穿过定位孔及垫环的锁紧螺钉定位至所述检测装置支架（5）上。

9.对中调节方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1至6任意一项所述的对中调节工装进行，包括以下步骤：

S1.将调节支撑筒（4）定位设置在检测装置支架（5）上并与检测装置支架（5）同轴心设置；

S2.将一层光阑片定位至调节支撑筒（4）内部；

S3.通过图像拍摄机构对光阑片及检测装置支架（5）的图像进行拍摄；

S4.图像拍摄机构将图像信息反馈至显示机构，建立坐标系，通过该层光阑片的图像在坐标系中的位置来判断对该层光阑片所需调节的方向；所述步骤S4包括以下步骤：显示机构将检测装置支架（5）的内径投影的圆作为基准，检测装置支架（5）的内径投影圆的圆心作为原点坐标，与该层光阑片同平面的一组调节孔所在位置作为X轴和Y轴基准，建立坐标系；该层光阑片的圆心坐标与原点坐标进行比对，进而判断该层光阑片所需调节的方向；

S5.根据步骤S4中该层光阑片所需调节的方向，通过调节组件对该层光阑片进行水平方位的调节，以使该层光阑片与检测装置支架（5）同轴心；而后将该层光阑片锁紧定位；

S6.将下一层光阑片放置到上一层光阑片上，重复进行步骤S3-S5，直至将所有的光阑片进行对中调节并安装。

Images